Struktura in načelo delovanja odklopnika ABB VD4

The VD4, priznani srednjenapetostni odklopnik podjetja ABB, je bil po vsem svetu prodan v skoraj milijonu enot. Kljub njegovi zanesljivosti se pojavljajo napake, zlasti v mehanizmu delovanja. Vzdrževalno osebje se zanaša na priročnik podjetja ABB, vendar je podrobnih vodnikov malo. Avtor z analizo razbitega VD4 ponuja vpoglede, ki mu pomagajo pri praktičnem delu.

Mehanizem VD4 ima planarno spiralno vzmet in glavno gred z večstopenjskim izklopom za vzdrževanje in pretvorbo položaja, izhod pa poteka preko odmične ročice.

1. Shranjevanje energije:

VD4 uporablja stabilne planarne spiralne vzmeti, kar izboljša učinkovitost mehanizma v primerjavi s tradicionalnimi vzmetmi.

Urejeno besedilo:

Slika 1: Vzmet z ravnim zvitkom

Kot je prikazano na sliki 1, je en konec ravne spiralne vzmeti pritrjen na glavno gred, drugi konec pa na ohišje vzmeti. Med shranjevanjem energije ostane konec glavne gredi spiralne vzmeti mirujoč, motor za shranjevanje energije ali nihajna ročica za shranjevanje energije pa vrti ohišje vzmeti v smeri urinega kazalca (gledano z leve strani mehanizma; enaka orientacija velja povsod) prek zaskočke, verige in velikega zobnika, s čimer napenja spiralno vzmet.

Pri odpiranju in zapiranju je konec lupine vzmeti fiksen, po sprostitvi sprožilnega mehanizma pa se glavna gred vrti v smeri urinega kazalca pod pogonom vzmeti in oddaja shranjeno energijo.

Glede na to, da VD4 uporablja planarno spiralno vzmet, se prehod med "nenapolnjenim" in "shranjenim" stanjem vzmeti razlikuje od večine mehanizmov, ki jih upravljajo vzmeti. Gre za razporeditev z režo na ohišju spiralne vzmeti, ki jo omogoča koordinacija diska, pomožnega odmikača, pritrjenega na glavno gred, in valja, nameščenega na povezovalni palici za shranjevanje energije. Preprosteje povedano, ko je shranjevanje energije končano, se valj, ki ga poganja povezovalna palica za shranjevanje energije, zaskoči v zarezo na disku. Posledično se povezovalna palica za shranjevanje energije zavrti za določen kot, kar povzroči, da se pomožni kontakt za shranjevanje energije in mehanski indikator za shranjevanje energije preklopita v stanje "Shranjena energija". Nasprotno pa se med postopkom zapiranja odklopnika največji polmer pomožnega odmikača premakne čez režo diska in potisne valj nazaj na zunanji rob diska. To dejanje potisne povezovalno palico za shranjevanje energije nazaj v prvotni kot, zaradi česar se pomožni kontakt za shranjevanje energije in mehanski indikator za shranjevanje energije vrneta v stanje "Neshranjena energija".

Slika 2: Shematski diagram prehoda stanja shranjevanja energije

Pomembno je omeniti, da v primeru tradicionalnega stikala VD4, ki je v odprtem položaju brez shranjevanja energije, ostane v ravninski spiralni vzmeti shranjena znatna količina energije. Zato je treba še vedno upoštevati varnostne ukrepe.

2. Modul potovanja

Izklopni modul stikalnega mehanizma VD4 se ponaša z elegantno in prepoznavno zasnovo. Kljub navidezni kompleksnosti lahko po razstavitvi in ​​analizi celoten izklopni modul razdelimo na tri osnovne izklopne strukture:

Prva stopnja sprožilne strukture je sestavljena iz sprednjega valja in zavornega diska velike pahljačaste plošče, ki deluje kot specializirana sprožilna struktura "zaskočka + valj". Druga stopnja obsega veliko pahljačasto ploščo in veliko polovično gred, ki tvorita tipično sprožilno strukturo "polovična gred + pahljačasta plošča". Tretja stopnja vključuje odpirajočo polovično gred, odpirajočo pahljačasto ploščo, zapirajočo polovično gred in zapirajočo pahljačasto ploščo, ki skupaj tvorijo dva sklopa kombinacij sprožilnih sponk "polovična gred + pahljačasta plošča".

Slika 3: Strukturni diagram potovalnega modula

Izklopni modul stikalnega mehanizma VD4 ima tako funkcijo zadrževanja kot tudi funkcijo izklopa. Oglejmo si te funkcije podrobneje.

Funkcija zadrževanja:

Če vzamemo za primer zapiralni položaj, ko je zapiranje končano, sprednji valjček velike pahljačaste plošče pade v ustrezno režo na zavornem disku. Na tej točki je velika polgred varno pritrjena s kleščo, ki jo tvorita odpiralni in zapiralni sektorski plošči. To preprečuje dvigovanje sprednjih valjev velikih sektorskih plošč, kar učinkovito blokira zavorni disk in ohranja glavno gred v zapiralnem položaju.

Funkcija izklopa:

Sedaj si oglejmo funkcijo proženja na primeru odpiranja. Ko mehanizem prejme ukaz za odpiranje, se odpiralna pol-os zavrti v smeri urinega kazalca za določen kot. Zaradi tega gibanja odpiralna ventilatorska plošča izgubi svojo začasno oporno točko in se zavrti v smeri urinega kazalca, pri čemer se razgradi kleščusta podporna struktura, ki jo tvorita odpiralni in zapiralni ventilatorski plošči. Posledično se velika pol-os pod delovanjem povratne vzmeti zavrti v nasprotni smeri urinega kazalca in sprosti veliko ventilatorsko ploščo. Velika ventilatorska plošča nato pod delovanjem povratne vzmeti dvigne sprednji valj in sprosti zavorni disk. Zavorni disk se pod delovanjem spiralne vzmeti zavrti v smeri urinega kazalca in sproži odpiranje.

Med odpiranjem povezovalna palica na pomožni gredi v odpiralnem in zapiralnem položaju (kot je prikazano na sliki 4) potisne ploščo odpiralnega sektorja, da se ponastavi, in jo ponovno vklopi v odpiralno polovico gredi. S tem se ponovno vzpostavi vpenjalna podporna struktura, ki jo tvorita odpiralna in zapiralna sektorska plošča, in velika polovica gredi se potisne nazaj v prvotni kot. Hkrati pomožni diski na obeh straneh zavornega diska delujejo na zadnje valje velike pahljačaste plošče, ko se vrtijo skupaj z glavno gredjo. To dvigne zadnji del velike pahljačaste plošče in spusti sprednji del, kar ga pripravi na naslednje zaklepanje sprednjega valja na zavorni disk.

Slika 4: Odprtje in zapiranje pomožne gredi ojnice

Ojnica pomožne gredi igra ključno vlogo pri delovanju mehanizma stikala VD4. Zagotavlja gladek prehod med odpiralnim in zapiralnim položajem tako, da povezuje odpiralne in zapiralne sektorske plošče in olajša njihovo gibanje.

3. Izhodni modul

Izhodni modul pogonskega mehanizma VD4 je ključna komponenta, ki pretvarja rotacijsko gibanje glavne gredi v linearno gibanje, potrebno za odpiranje in zapiranje odklopnika. Sestavljen je iz treh odmičnih diskov, nameščenih na glavni gredi, in treh dvokrakih premičnih členov, ki se nahajajo na dnu mehanizma.

Dvokraka gibljiva povezava deluje kot vzvod, katerega vrtišče se nahaja na sredini. Na sprednji konec vzvoda vpliva odmična plošča na glavni gredi, zadnji konec pa je povezan z izolacijsko vlečno palico vakuumskega mehurčka in odpiralno vzmetjo.

Med zapiranjem se odmična plošča vrti skupaj z glavno gredjo in pritiska na valjčke na sprednjem koncu dvokrake gibljive povezave. To dejanje dvigne zadnji konec povezave, potisne izolacijsko vlečno palico navzgor in zapre dinamične in statične stike v vakuumskem mehurčku. Hkrati se stisne odpiralna vzmet, ki shrani energijo za naslednje odpiranje.

Nasprotno pa se med odpiranjem odmična plošča vrti v nasprotni smeri in sprosti valjčke na sprednjem koncu dvokrake gibljive povezave. To omogoči raztezanje odpiralne vzmeti, loči dinamične in statične kontakte ter odpre vezje.

4. Funkcija zaklepanja

Pogonski mehanizem VD4 vključuje celovito funkcijo zaklepanja, ki povečuje varnost in zanesljivost. Tukaj si podrobneje oglejte vsako od funkcij zaklepanja:

1. Prepoved zapiranja, ko je ročni voziček v srednjem položaju:
   • Vgrajen je elektromagnet za zaklepanje (Y1).
   • Končna stikala (S8 in S9) so vzporedno povezana z elektromagnetom za zapiranje in blokado, da tvorijo vezje za zapiranje in blokado.
   • Ko je ročni voziček v testnem ali delovnem položaju, se S8 ali S9 poveže z zapiralnim vezjem, napolni zapiralni elektromagnet in sprosti mehansko zaporo zapiralne pol-osi.
   • Pomožno stikalo (S2) v zapiralnem tokokrogu odklopnika je zaporedno povezano z gibljivim železnim jedrom zapiralno-blokirnega elektromagneta, s čimer pripravi vezje za izvedbo zapiralnega ukaza. Zgoraj omenjeni ukrep združuje mehansko in električno zaklepanje, kar predstavlja celovito shemo zaklepanja.

V podanem opisu je podrobno opisan pomen in funkcionalnost pomožnega stikala S2 v zapiralnem tokokrogu električne krmilne sheme VD4 za odklopnik tipa ročnega vozička. Tukaj je jedrnat povzetek in razlaga ključnih točk:

Pomožno stikalo S2 v zapiralnem tokokrogu

1. Izboljšana zanesljivost zaklepanja:
   • Pomožno stikalo S2 se uporablja skupaj z mehanskim zaklepanjem, ki ga zagotavlja elektromagnet za zaklepanje Y1.
   • Ta dvojni zaklepni mehanizem poveča zanesljivost zaklepne funkcije odklopnika.
2. Preprečevanje pregrevanja in poškodb:
   • Če S2 ni vključen v zapiralni tokokrog in ročni voziček odklopnika prejme ukaz za zapiranje, ko je v srednjem položaju, bi bil zapiralni tokokrog pod napetostjo.
   • Zaradi blokirnega delovanja elektromagneta za zaklepanje vklopa Y1 se polos vklopa ne more vrteti, kar preprečuje vklop odklopnika.
   • To bi povzročilo dolgotrajno napajanje zapiralnega elektromagneta, kar bi povzročilo njegovo pregrevanje in morebitno izgorevanje.
3. Vloga pomožnega stikala:
   • Z vključitvijo S2 v tokokrog se zagotovi, da se zapiralni elektromagnet napaja le, ko je odklopnik v pravilnem položaju za vklop.
   • S tem se prepreči nepotrebna napetost in morebitna poškodba elektromagneta.

Mehanizem za zapiranje

1. Mehansko zaklepanje:
   • Mehanizem za zaklepanje je povsem mehanski sistem, ki uporablja štiričlensko strukturo, sestavljeno iz zaklepne plošče odklopnika, zaklepne ročice in zaklepne ročice.
   • Ta mehanizem je nameščen med vodilnim vijakom šasije avtomobila in zapiralno polovico gredi odklopnika.
2. Funkcionalnost:
   • Ko je ročni voziček odklopnika v testnem ali delovnem položaju, je blokirna plošča odklopnika v ohišju vodoravna, kar omogoča prosto vrtenje zapiralne polovice gredi.
   • Ko je ročni voziček v srednjem položaju, se zaporni vijak dvigne z zaporno ploščo, zaradi česar se zaporni vzvod zaskoči s plastičnim odmikačem zapiralne polovice gredi in blokira njegovo vrtenje.

Skratka, pomožno stikalo S2 v vklopnem tokokrogu in mehanizem za zaklepanje vklopa sta ključni komponenti, ki zagotavljata varno in zanesljivo delovanje ročnega vozička z odklopnikom. Skupaj preprečujeta nepooblaščene ali nevarne vklopne operacije in ščitita opremo pred morebitnimi poškodbami.

Slika 6 Mehanizem za zaklepanje

V priloženem opisu je podroben pregled komponent podvozja ročnega vozička VD4 in njihovih funkcij, s poudarkom na varnostnih mehanizmih in operativnih omejitvah. Tukaj je povzetek in razlaga ključnih točk:

1. Deformacija in vzdrževanje šasije:
   • Študija je pokazala, da lahko deformacija ali zatikanje šasije prepreči pravilno sprostitev mehanske ključavnice, kar povzroči pregorevanje zapiralne tuljave.
   • Da bi to preprečili, je treba redno pregledovati in vzdrževati povezane komponente, da se zagotovi dobro delovno stanje šasije.
2. Blokiranje gibanja ročnega vozička, ko je odklopnik zaprt:
   • Stikalo VD4 uporablja mehanski mehanizem zaklepanja, ki preprečuje premikanje vozička navznoter ali navzven, ko je odklopnik zaprt.
   • To se doseže s sodelovanjem med zaklepnim okvirjem na zaklepni plošči in sprednjimi valji dvokrake gibljive povezave B-faze.
   • Ko je odklopnik vklopljen, se sprednji valjčki pritisnejo navzdol, kar ustvari majhno režo z zaklepnim okvirjem. Če poskušate premakniti ročni voziček, bo vodilni vijak pritisnil na zaklepno ploščo, ki nato reagira na vodilni vijak in blokira gibanje.
3. Blokirno zapiralno stikalo brez shranjevanja energije:
   • Ključnega pomena je, da ima odklopnik dovolj shranjene energije, preden ga je mogoče vklopiti.
   • Brez shranjevanja energije ali z nepopolnim shranjevanjem energije se bosta hitrost in sila zapiranja zmanjšala, kar lahko privede do neuspešnega zapiranja.
   • Stikalo VD4 uporablja sodelovanje med zaklepno ploščo za shranjevanje energije in podaljškom plošče zapiralne pahljačaste plošče, da blokira zapiranje, ko ni shranjevanja energije.
   • Ko je shranjevanje energije končano, se valjček na ojnici shranjevalnika energije zaskoči z diskom, kar omogoči normalen vklop odklopnika.

Skratka, komponente šasije ročnega vozička VD4 vključujejo varnostne mehanizme za preprečevanje nepravilnega delovanja, kot je blokiranje gibanja, ko je odklopnik vklopljen, in preprečevanje vklopa brez zadostnega shranjevanja energije. Redno vzdrževanje in pregled teh komponent sta bistvena za zagotovitev varnega in zanesljivega delovanja opreme.

Slika 8 a Položaj zaklepne plošče za shranjevanje energije, ko je energija shranjena

Revidirano besedilo:

Slika 8(b) prikazuje položaj plošče za zaklepanje shranjevanja energije, ko energija ni shranjena.

Za dopolnitev zgoraj omenjenega mehanskega mehanizma zaklepanja je stikalo VD4 zaporedno povezano tudi s pomožnim stikalom za shranjevanje energije S1 (kot je prikazano na sliki 5) znotraj zapiralnega vezja. Ta razporeditev izboljša funkcijo električnega zaklepanja in ščiti pred morebitnim pregorevanjem zapiralnega elektromagneta.